帶式輸送機皮帶跑偏的原因分析及治理措施

廖志偉　郎明明

摘要：文章針對帶式輸送機這一目前廣泛應用于工業(yè)化生產(chǎn)中的物料運送設備，從其結構性能、安裝以及運行維護入手，分析了引起皮帶跑偏這一皮帶機運行最大障礙的各種原因，并結合實際針對各類皮帶跑偏問題給出了合理化的解決方案和預防、治理措施。

關鍵詞：帶式輸送機；皮帶跑偏；原因分析；治理措施；物料運送設備；工業(yè)化生產(chǎn) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ171 文章編號：1009-2374（2016）14-0155-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.078

帶式輸送機運行中皮帶跑偏大大增加運維人員的工作量和生產(chǎn)、維護成本，降低輸送機效率并縮短皮帶及其他關聯(lián)設備的使用壽命，甚至造成設備不能運行。在神東煤炭集團井下采掘工作面，由于運輸距離超長（單部皮帶最遠達近3000M），運輸起伏坡度大（最大達10°～15°）等條件使得輸送帶出現(xiàn)跑偏、打滑等現(xiàn)象尤為明顯。目前神東布爾臺煤礦其中一個掘進隊安裝三部皮帶，總長近3900m，據(jù)6～9月四個月的精益化管理報告數(shù)據(jù)分析，由于皮帶跑偏故障影響生產(chǎn)的時間分別占到總影響時長的12.25%、16.75%、19.5%和21.6%，因此調(diào)整并解決輸送機皮帶的跑偏問題至關重要。

l 帶式輸送機的基本結構及皮帶跑偏的原因

1.1 帶式輸送機的基本結構

以煤礦井下常用的帶式輸送機為例介紹，它以撓性輸送帶作為物料的承載物和牽引機構，根據(jù)摩擦原理，由驅動滾筒帶動輸送帶將物料輸送到所需要的地方。其主要部件由機架、輸送帶、主驅滾筒、機尾滾筒、改向滾筒、頂?shù)淄休?、皮帶掃煤器、給卸料裝置、電機傳動系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)等組成。

1.2 帶式輸送機皮帶跑偏的原因

1.2.1 皮帶機初期安裝時機架歪斜，托輥架、機頭驅動滾筒，改向滾筒以及機尾滾筒幾何中心線不在同一個中心垂面，使皮帶機中心線與理論中心線偏差大或者是皮帶安裝后托輥架、皮帶機架以及機尾固定不牢固，皮帶運行過程中設備晃動震動錯位，使皮帶機實際中心線與理論中心線產(chǎn)生相對偏移，從而導致皮帶運行跑偏。

1.2.2 多部輸送機被帶搭接時兩邊中心線不重合，給料器、卸料器和清掃器安裝不正，高度布置不合理，使理論與實際中心線偏差大，導致實際落煤點與皮帶機理論落煤點偏差大，使礦料分布隨機，皮帶兩側受力不均造成跑偏。

1.2.3 張緊裝置安裝偏差大、卡澀，單側托輥轉動不靈活或是滾筒、托輥黏煤或者異物附著導致皮帶跑偏。

1.2.4 皮帶接頭接口器訂帶不正，頂?shù)淄休伳p或皮帶架剛度不夠產(chǎn)生變形，使皮帶兩側受力不均引起跑偏。

1.2.5 皮帶機各糾偏設備失效，不能及時有效減輕跑偏問題。

由上述分析可知，引起皮帶機跑偏的原因有很多，但是從皮帶受力的根本上來講，皮帶的各類跑偏還是極具共性的。當皮帶機托輥位置與皮帶機中心線垂直時，因皮帶此時所受合力的方向與皮帶運行方向平行，橫向所受合力為零，故皮帶無跑偏。但是當由于外部原因導致皮帶兩側受力不均時，皮帶兩側就會在運行中產(chǎn)生一個橫向摩擦力，而此時皮帶就會產(chǎn)生跑偏，以求在跑偏運行中達到新的平衡，以滿足其本身具有的想要保持穩(wěn)定運行的趨向。

2 預防皮帶跑偏的治理措施

2.1 從設計和選材上進行控制

2.1.1 在皮帶機結構設計方面，要注意控制輸送機輸送方向和落料高度，考慮二者之間恰到好處地配合，盡量減少物料轉載到皮帶上時的隨意性，避免使輸送帶受到橫向的沖擊力，降低皮帶物料偏載的可能性。如果皮帶在空載時運行穩(wěn)定，而在重載時，皮帶在機尾部受料段運行產(chǎn)生跑偏，并且物料在皮帶上有較為明顯的分布不均的現(xiàn)象，則應該考慮在皮帶來料的溜槽卸載點末端安裝物料引導槽和物料擋板，調(diào)整物料卸載方向，使物料能更加均勻地加載。各個滾筒的主軸軸承座的固定，在設計時應考慮其固定強度并盡可能地讓軸承座有更大的來回可調(diào)的空間，同時托輥架上安裝托輥的長眼卡槽也可以做成3～4個，這樣兩種改進會給設備安裝時的中心線的微調(diào)帶來方便，并且還為以后皮帶跑偏時調(diào)節(jié)托輥帶來便利。

2.1.2 在輸送機各安裝部件的選型與選材上也應給予高度重視。因為這些問題一旦被忽視，所造成的皮帶跑偏問題往往很難被解決。因此所選用的機架、主驅滾筒、改向滾筒以及支撐托輥等主要部件，應做到尺寸型號符合理論標準，且應盡量保證選用同一生產(chǎn)廠家統(tǒng)一的配套型號，減少由不同生產(chǎn)商所帶來的生產(chǎn)誤差。選材的質(zhì)量方面，對于皮帶機的主要受力和磨損部件：機架應采用剛性強度和韌度足夠高的材料焊接保證皮帶運行或受到外力猛擊時不產(chǎn)生變形；主驅滾筒應考慮其主軸的強度以及包膠的厚度和耐磨度；而對于皮帶運行線路上需經(jīng)常維護和更換的托輥，應重點考慮托輥軸承的靈活度、托輥皮的厚度以及槽型托輥關節(jié)處的連接強度。在訂購設備到貨時，應嚴格執(zhí)行到貨檢驗制度，避免設備以次充好，安裝運行后給生產(chǎn)造成更大損失。

2.2 從帶式輸送機的安裝上進行控制

2.2.1 確定皮帶機機架理論中心線。要精確安裝好皮帶機機頭骨架及其他設備，首先就要將頭尾主滾筒的中心線相連，確定皮帶架和機頭機組的理論中心線。在實際操作中，可以在機頭部主驅滾筒和機尾部主滾筒中心點標出預定長度的位置，將此兩點用工程線連接起來，此工程線的鉛垂面可以認為是距離皮帶架理論中線等距的基準面，以此預定距離減去中心線距此側皮帶架外邊緣距離的差值，可以作為校正皮帶架水平擺動的基準值；皮帶架水準即標高是頭尾部皮帶架標高的平均值。

2.2.2 嚴格控制安裝的誤差范圍。皮帶機頭支撐架及其附屬設備的安裝必須嚴格按照下面要求進行：皮帶架實際中心線水平方向和理論中心線允許偏差為±2mm，皮帶架槽鋼上面實際高度值和理論高度值偏差為±5～10mm，各普通托輥的安裝位置和理論位置偏差為±2～5mm。實際安裝時由于地面不平整，所以我們必須借助激光、水平尺、手拉葫蘆等工具一點點耐心調(diào)整，使皮帶跑偏量控制在5%～10%的合格范圍以內(nèi)。

2.2.3 經(jīng)過上一步皮帶架等校正后，還需要進行空轉運行，根據(jù)皮帶運行情況，進一步調(diào)整拖輥架安裝位置、張緊裝置、主副驅動滾筒、落煤點等，并最終保證皮帶機初次安裝完成后跑偏量在5%以內(nèi)。

2.3 從現(xiàn)場運行維護上去控制

2.3.1 運行線路上承載托輥偏斜等導致托輥兩端受力不均。由于架體歪斜，礦料分布不均、震動等或是在安裝時承載托輥的安裝位置與帶式輸送機的中心有較大的垂直度誤差，導致輸送帶的承載區(qū)間或回程區(qū)間托輥位置偏斜，而在承載段向一側跑偏。特征是這類跑偏通常發(fā)生在輸送線的中前部，且跑偏處較長。治理方法是通過調(diào)整托輥組的位置來消除跑偏。通常做法是：皮帶向哪一側跑偏，就將相應側的托輥掛鉤架在卡槽中沿輸送帶的運行方向前移。實踐證明這種調(diào)整托輥組的位置來消除跑偏的方法對較長距離的皮帶物料運送系統(tǒng)非常有效。

2.3.2 滾筒安裝誤差或運行中震動導致軸線與皮帶中心線不垂直。實際中常因為安裝不當或是運行震動導致頭部驅動滾筒或尾部改向滾筒的軸線與輸送機中心線不垂直，造成輸送帶在頭部或尾部改向滾筒處跑偏。對于機頭儲帶倉尾部滾筒，如輸送帶向滾筒左側跑偏，則左側的軸承座應向后移動；輸送帶向滾筒右側跑偏，則右側軸承座就向后移動。相對應地也可將右側的軸承座前移或左側的軸承座前移。其中調(diào)整儲帶倉最尾部滾筒可以通過調(diào)整張緊絞車的張緊方向進行微調(diào)。如此耐心地反復調(diào)整，定能將輸送帶調(diào)整到正常位置。而對于機頭部驅動滾筒，一旦初期安裝完畢后就不宜再做調(diào)整，因此在安裝驅動滾筒前應保證主驅滾筒的中線與皮帶主機架的中垂線重合，以確保驅動滾筒安裝位置的精確性。

2.3.3 驅動滾筒兩端直徑不一致。對于因加工誤差和皮帶打滑磨損驅動滾筒膠面等造成皮帶在驅動滾筒上兩側受力不均產(chǎn)生的跑偏，可以在膠面較薄的地方粘上一些膠帶或涂抹上橡膠，以短時間臨時應對跑偏，但是對于表面橡膠磨損較嚴重的，應及時更換滾筒或對滾筒重新進行包膠處理以避免跑偏加重引發(fā)其他機電事故或經(jīng)濟損失；而對于滾筒表面因粘附異物等造成的跑偏，應對滾筒表面及時清理沖洗，同時應該安裝好底皮帶的清掃器，防止物料進入底皮帶。

2.3.4 皮帶機架體歪斜或變形。在煤礦井下由于地面不平整，皮帶機運行一段時間后常會出現(xiàn)架體和托輥支架歪斜或因外力撞擊、震動導致扭曲變形的狀況。這種情況下的跑偏可采取對架體臥低或墊高的方式調(diào)平架體，若是架體扭曲變形但程度較小時，可采取調(diào)節(jié)托輥組的方式調(diào)整。調(diào)整原則是根據(jù)皮帶“跑高不跑低”規(guī)律，適當增加跑偏處若干托輥另一側的架體高度來消除跑偏。但若變形較大，則應重新校正架體的水平度和垂直度，并及時更換變形部件。

2.3.5 皮帶接頭訂帶不正。由于皮帶接口釘扣不正造成的跑偏，其明顯特征是皮帶運行到特定某一節(jié)或幾節(jié)皮帶位置時，總是向同一側發(fā)生跑偏，且最大跑偏處往往在皮帶接頭處，過此節(jié)皮帶后又會恢復正常，這種情況最好的方法就是通過對皮帶接頭重新訂帶連接或重新硫化粘接來解決。

2.3.6 物料轉載處設備安裝或配合不當。由于連運卸料口溜槽來料方向存在偏差或高度和皮帶機尾配合不當，導致皮帶機尾落料點中心與皮帶機中心線偏差大造成皮帶跑偏。這種狀態(tài)的特征就是皮帶在落料前后的跑偏量突變，皮帶為受料前不跑偏，卸料口落料后皮帶發(fā)生跑偏。一般如果物料偏到右側，則皮帶向左側跑偏，反之亦然。對這類跑偏問題，在安裝過程中應盡可能地加大轉載到皮帶上時，卸料點和受料點的高度差；同時卸料口漏斗以及導料槽的形狀與尺寸應根據(jù)實際情況考慮到物料的顆粒大小和性質(zhì)認真設計。一般經(jīng)驗，導料槽的寬度為皮帶寬度的2/3左右比較恰當。另外，還可以考慮加裝可調(diào)節(jié)式導流板、擋板等，改變物料的下落方向和位置，如此即可滿足要求。

2.3.7 皮帶運行中的臨時隨機跑偏。此種情況通常由于滾筒、托輥表面的積煤、粘煤，煤料卸載點或導流板粘煤導致煤流變化以及皮帶局部積水等造成。這種情況特征就是，跑偏處不固定，跑偏狀態(tài)不穩(wěn)定，“時隱時現(xiàn)”捉摸不定。這種情況可參照“跑前不跑后，跑上不跑下，跑緊不跑松”的原則對沿線的托輥或托輥組的位置進行臨時調(diào)整。但是這種方法只能臨時減小跑偏程度，減少撒煤量防止撕帶，并不能徹底消除跑偏，最終還需對積煤積水進行清理，可采取的措施是在底皮帶上安裝多處掃煤器，并在掃煤器前方30～50m處安裝噴水桿對皮帶進行沖洗，減少皮帶上粘附的煤泥雜物等。

2.3.8 對頑固性皮帶跑偏的調(diào)整。針對皮帶運行中有些比較頑固的跑偏，用以上方法效果不明顯時，可以考慮在皮帶架上安裝簡易的防跑偏托輥阻止皮帶跑偏（主要適用于底皮帶）?？杉友b皮帶自動糾偏裝置來強制糾偏，效果明顯但是成本較高（可采用本文作者發(fā)明的“皮帶頂?shù)讕ё詣蛹m偏裝置”，專利號ZL 2014 2 0773710.3）。還可采用加裝調(diào)偏托輥組的方式來進行跑偏修正，效果較好，但此種方式對皮帶磨損較大，不宜安裝過多。

3 輸送帶跑偏治理的意義

皮帶跑偏是帶式輸送機最常見的故障，不僅對設備損害嚴重，而且危害持久，嚴重縮短輸送帶及其他相關設備的使用期限，據(jù)布爾臺礦統(tǒng)計，因皮帶跑偏磨損使皮帶平均使皮帶壽命至少縮短1～2年。然而，對一部輸送距離2500m的皮帶機而言，輸送帶的價格大約占整臺皮帶機成本的45%～65%。對煤礦而言，皮帶輸送機的皮帶使用壽命是關系到煤炭輸送成本的關鍵，以布爾臺礦其中一個掘進隊的巷道輸煤系統(tǒng)為例：總共3部皮帶，皮帶設計全長為5050m，按設計要求預計每年更換皮帶950m，而實際因皮帶跑偏每年將更換1450m，將多損耗近500m，多出成本費375000元。另外，皮帶跑偏時因沿線撒煤而需要的人工清理的工時，托輥、機架磨損需更換處理的工時，平均每班為3人，每人至少2.5h，則全年共需2737.5工時，在神東公司每工時平均以40元計算，則多增加維護成本109500元，所以因皮帶跑偏多增加的可預見成本一年就至少484500元，由此可見，皮帶跑偏治理經(jīng)濟效益相當可觀。

參考文獻

[1] 徐灝，等.新編機械書冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.

[2] 左金榮，張銅鋼，等.調(diào)整皮帶機膠帶跑偏的方法

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作者簡介：廖志偉（1989-），男，內(nèi)蒙古鄂爾多斯人，中國神華神東煤炭集團布爾臺煤礦黨政辦科員，研究方向：機電。

（責任編輯：周 瓊）